We show how to construct in linear time coresets of constant size for farthest point problems in fixed-dimensional hyperbolic space. Our coresets provide both an arbitrarily small relative error and additive error $\varepsilon$. More precisely, we are given a set $P$ of $n$ points in the hyperbolic space $\mathbb{H}^D$, where $D=O(1)$, and an error tolerance $\varepsilon\in (0,1)$. Then we can construct in $O(n/\varepsilon^D)$ time a subset $P_\varepsilon \subset P$ of size $O(1/\varepsilon^D)$ such that for any query point $q \in \mathbb{H}^D$, there is a point $p_\varepsilon \in P_\varepsilon$ that satisfies $d_H(q,p_\varepsilon) \geq (1-\varepsilon)d_H(q,f_P(q))$ and $d_H(q,p_\varepsilon) \geq d_H(q,f_P(q))-\varepsilon$, where $d_H$ denotes the hyperbolic metric and $f_P(q)$ is the point in $P$ that is farthest from $q$ according to this metric. This coreset allows us to answer approximate farthest-point queries in time $O(1/\varepsilon^D)$ after $O(n/\varepsilon^D)$ preprocessing time. It yields efficient approximation algorithms for the diameter, the center, and the maximum spanning tree problems in hyperbolic space.
翻译:本文展示了如何在固定维度的双曲空间中,以线性时间构造具有常数规模的核心集,用于解决最远点问题。所构造的核心集能够同时提供任意小的相对误差和加法误差 $\varepsilon$。具体而言,给定双曲空间 $\mathbb{H}^D$(其中 $D=O(1)$)中一个包含 $n$ 个点的集合 $P$ 以及误差容忍度 $\varepsilon\in (0,1)$,我们可以在 $O(n/\varepsilon^D)$ 时间内构造一个大小为 $O(1/\varepsilon^D)$ 的子集 $P_\varepsilon \subset P$,使得对于任意查询点 $q \in \mathbb{H}^D$,都存在一个点 $p_\varepsilon \in P_\varepsilon$ 满足 $d_H(q,p_\varepsilon) \geq (1-\varepsilon)d_H(q,f_P(q))$ 和 $d_H(q,p_\varepsilon) \geq d_H(q,f_P(q))-\varepsilon$,其中 $d_H$ 表示双曲度量,$f_P(q)$ 是集合 $P$ 中根据该度量距离 $q$ 最远的点。该核心集允许我们在 $O(n/\varepsilon^D)$ 的预处理时间后,以 $O(1/\varepsilon^D)$ 的时间复杂度回答近似最远点查询。这为双曲空间中的直径计算、中心点确定以及最大生成树问题提供了高效的近似算法。